Введение

На данном диске находится ряд статей по дисциплине «Дорожная климатология», подготовленных на основе проведенной конференции. Изучение данной дисциплины предусмотрено на 4 курсе факультета транспортных коммуникаций по специальности «Автомобильные дороги». Данная дисциплина является общеобразовательной в цикле дисциплин вышеуказанной специальности.

В качестве самостоятельной работы студентам необходимо было подготовить доклад и выступить с ними на научной конференции. Тема докладов было в большинстве случаев связана с вопросами метеорологии и климатологии, которые были согласованы с учебной программой.

В данном сборнике предусмотрено 26 статей студентов группы 114339.

За содержание и форму докладов ответственность несут непосредственно сами студенты, так как все работы представлены в авторской редакции.

Доклады были сделаны и подготовлены под руководством профессора Леоновича И.И. Председателем секции является студентка Гаврюш Е.А., секретарь Шаповалов Д.А.

Влияние антропогенной деятельности на химический состав воздуха

Белич В.В.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов. В его составе имеются постоянные компоненты атмосферы – кислород (21%), азот (объем 78,08%; масса 75,50%), углекислота (объем 0,03%; масса 0,046%), инертные газы (объем 0,94%; масса 1,30%), а также в переменных количествах различные примеси природного происхождения и загрязнения, возникающие в результате хозяйственно-производственной деятельности человека.

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 9 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

В лёгких человека постоянно содержится около 3 л альвеолярного воздуха. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

На высоте около 19—20 км давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст. Поэтому на данной высоте начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметической кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно. Таким образом, с точки зрения физиологии человека, «космос» начинается уже на высоте 15—19 км.

Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и др.

В разреженных слоях воздуха распространение звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта. Но начиная с высот 100—130 км знакомые каждому лётчику понятия числа М и звукового барьера теряют свой смысл: там проходит условная линия Кармана, за которой начинается область чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы.

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (т. е. с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является тепловое излучение.

В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек. Результатом его деятельности стал постоянный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленного в предыдущие геологические эпохи. Громадные количества СО₂ потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в атмосферу благодаря разложению карбонатных горных пород и органических веществ растительного и животного происхождения, а также вследствие вулканизма и производственной деятельности человека. За последние 100 лет содержание СО₂ в атмосфере возросло на 10 %, причём основная часть (360 млрд тонн) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 200—300 лет количество СО₂ в атмосфере удвоится и может привести к глобальным изменениям климата. Сжигание топлива — основной источник и загрязняющих газов (СО, NO, SO₂). Диоксид серы окисляется кислородом воздуха до SO₃, а оксид азота до NO₂ в верхних слоях атмосферы, которые в свою очередь взаимодействуют с парами воды, а образующиеся при этом серная кислота Н₂SO₄ и азотная кислота НNO₃ выпадают на поверхность Земли в виде т. н. кислотных дождей. Использование двигателей внутреннего сгорания приводит к значительному загрязнению атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями свинца (тетраэтилсвинец) Pb(CH₃CH₂)₄.

Аэрозольное загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и пыльцы растений и др.), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т. п.). Интенсивный широкомасштабный вынос твёрдых частиц в атмосферу — одна из возможных причин изменений климата планеты.

Из постоянных составных частей воздуха основное значение имеет кислород (О2), который необходим для осуществления окислительных процессов в организме.

Источниками антропогенного загрязнения атмосферного воздуха являются все виды хозяйственной или иной деятельности человечества. Антропогенные источники можно разделить на несколько групп:

— Транспортные — загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта;

— Производственные — загрязнители, образующиеся как выбросы при технологических процессах, отоплении;

— Бытовые — загрязнители, обусловленные сжиганием топлива в жилом секторе и переработкой бытовых отходов. Так в атмосферу попадают такие вещества как:

Окись углерода (СО) — «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти). При этом 65 % от всех выбросов приходится на транспорт, 21 % — на мелких потребителей и бытовой сектор, а 14 % — на промышленность.

Двуокись углерода (СО2) или углекислый газ-продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.

Диоксид серы (SO2)-Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Общемировой выброс SO2 оценивается в 190 млн. тонн в год.

Оксиды азота-образуется при всех процессах горения. Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн. тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55 %, на энергетику - 28 %, на промышленные предприятия - 14 %, на мелких потребителей и бытовой сектор - 3 %.

Углеводороды- химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке и т. д.

Свинец (Pb)-Широко используется для производства красок, боеприпасов, типографского сплава и т. п. Около 60 % мировой добычи свинца ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80 %) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств.

Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляющие уголь. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн тонн в год.

Список литературы:

1. http://www.biolokus.ru/bolezni/antropogen.html

2. http://www.chem.msu.su/rus/jvho/2008-5/112.pdf

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Экологические_факторы